Кремний
2 HF + SiF4 = H2[SiF6].
Безводная Н2SiF6 не существует. Напротив, в водном растворе она устойчива и является сильной двухосновной кислотой.
Для реакции образования Н2SiF6 в разбавленных водных растворах К= =[SiF4][F’]2/[SiF6”] = 7·10-7. Её 13,3%-ный раствор перегоняется без разложения, а охлаждением крепких водных растворов она может быть выделена в виде малоустойчивых кристаллогидратов. Кислотные свойства Н2SiF6 выражены сильнее, чем у серной кислоты, — её степень диссоциации в 0,1 н. растворе составляет около 75%. Аналогичные H2SiF6 комплексные кислоты других галогенов не образуются. Особое положение фтора связано, по-видимому, со значительно меньшим объёмом F- по сравнению с Cl-, Br- и I-. Ядерное расстояние Si-F в ионе SiF62- равно 169 пм, а эффективный радиус этого иона оценивается в 240 пм.
Большинство солей этой кислоты (кремнефтористых или фторосиликатов) бесцветно и хорошо растворимо в воде. Из производных обычных металлов наиболее труднорастворимы соли калия и особенно бария.
При накаливании фторосиликаты разлагаются на SiF4 и соответствующий фтористый металл. Так, термическая диссоциация по схеме:
Na2SiF6 Û 2 NaF + SiF4
становится заметной примерно с 450 °С. Интересно, что термический распад K2SiF6 идёт, по-видимому, с промежуточным образованием K3SiF7. Фторосиликаты Ca, Sr и Ba разлагаются на SiF4 и MF2 соответственно при 370, 420 и 560 °С.
Аналогично термическому протекает распад фторосиликатов и при растворении их в жидком HF. Реакция идёт по схеме:
Na2SiF6 + 2 HF = 2 NaHF2 + SiF4.
Аммиаком фторосиликаты разрушаются с выделением свободной кремневой кислоты по схеме:
Na2SiF6 + 4 NH4OH = 2 NaF + 4 NH4F + Si(OH)4.
Подобным же образом идёт процесс и под действием сильных щелочей (NaOH или КОН), но в этом случае при избытке щёлочи образуется силикат соответствующего металла, и поэтому осадок кремневой кислоты не выпадает.
Вследствие образования H2SiF6 приводившаяся ранее общая схема гидролиза галогенидов кремния для SiF4 является несколько более сложной и выражается уравнением:
3SiF4 + 2 H2O = SiO2 + 2 H2SiF6.
Таким путём обычно и получают кремнефтористоводородную кислоту. Образование H2SiF6 всегда имеет место также при взаимодействии раствора HF с SiO2 или стеклом.
Свободная H2SiF6 используется для фторирования воды и в пивоварении (как дезинфицирующее средство), а малорастворимые фторосиликаты Na (0,7 вес. %) и Ва (0,01 %) — для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Малой растворимостью K2SiF6 (0,2%) иногда пользуются для получения свободных кислот (например, HClO3) исходя из их калийных солей. Легкорастворимые фторосиликаты Mg, Zn и Al под техническим названием “флюаты” находят применение в строительном деле (для придания водонепроницаемости цементированным поверхности).
Водородные
соединения кремния (кремневодороды или силаны) получаются в смеси друг с другом и с водородом при действии разбавленной НСl на силицид магния (Mg2Si). По своему составу и структурным формулам кремневодороды (SiH4, Si2H6 и т. д. вплоть до последнего известного члена — Si8H18) аналогичны углеводородам ряда метана. Большое сходство наблюдается и в отношении физических свойств: подобно углеводородам, силаны бесцветны, первые члены гомологического ряда при обычных условиях газообразны, следующие представляют собой жидкости. Напротив, общая химическая характеристика обоих классов соединений различна: в противоположность инертным углеводородам силаны весьма реакционноспособны. В частности, на воздухе они легко воспламеняются и сгорают до SiO2 и воды, причём горение сопровождается очень большим выделением тепла (1425 кДж/моль SiH4).
Устойчивость силанов уменьшается по мере увеличения числа атомов кремния в молекуле. В том же направлении уменьшаются и их относительные количества, получающиеся при взаимодействии Mg2Si с кислотой или раствором NH4Br в жидком аммиаке (последний способ даёт значительно лучший выход силанов). Путём сильного охлаждения газовой смеси и её фракционной перегонки в отсутствие воздуха были выделены отдельные кремневодороды вплоть до Si8H18. Некоторые константы первых членов ряда приводятся ниже:
Смотрите также
Электропроводность электролитов
Электролиты (от электро и греч. lytos -
разлагаемый, растворимый), жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых
присутствуют в сколько-нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие
...
Очистка газообразных промышленных выбросов
...
Материальный и тепловой балансы
Основой
материального баланса является закон сохранения материи, согласно которому
количество материала, поступающего в процесс (приходные статьи материального
баланса), равняется количеству продук ...